一种新型干涉型光纤传感器模拟运算锁相系统的设计与实验

采用锁相系统抑制外界扰动对传感系统的影响,对干涉型光纤传感器锁相系统的设计方案从自动控制理论出发进行了理论分析.理论分析表明,锁相系统应包括两个积分环节以达到最好的锁相效果.实验结果显示,理论与实验结果吻合,该锁相系统可以成功地抑制外界扰动,一阶锁相系统输出的方差为31 mV,二阶系统输出的方差为3.5 mV,系统稳定性提高了1个数量级.     

基于腔衰荡光谱技术的三参量同时测量光纤微腔传感器

提出并实现了一种基于腔衰荡光谱(CRDS)技术的三参量同时测量的光纤微腔传感器。利用高频CO2激光脉冲技术在1 060nm单模光纤(SMF)上直接刻蚀光学微腔,并将其作为传感单元接入到光纤环谐振腔中,通过测量脉冲激光衰荡时间实现了对温度、折射率和应变3个不同参数的同时传感测量。整个传感器系统采用光时分复用(OTDM)技术,3个带有光纤微腔传感单元的光纤衰荡腔并联连接,共用一个光源和探测器,在3路光纤环中引入不同的相位调制项,使其输出的衰荡信号在时域上有效的分开,从而达到三参量传感的目的。传感器结构合理,可操作性强,后期数据处理工作简单易行,实验结果重复性良好。在此基础之上,可以将此传感器结构推广到四参量,甚至更多参量的传感器系统中。     

基于神经网络的长距离油气管道安全预警系统

提出了一种基于分布式光纤传感和人工神经网络判别的长距离输油管道安全预警系统.该系统利用光纤传感器收集管道周围土壤的振动信号,通过神经网络判断是否存在针对管道的破坏性行为和判别破坏性行为的类别,实现对油气管道的长距离安全预警.系统在预处理阶段对信号大幅度降维,降低数据处理的时间复杂度,以满足实时性的要求.在识别阶段则采用人工神经网络模型,包括反向传播(BP)网络和支持向量机(SVM).试验结果表明,这两种神经网络模型对打夯、镐刨、电钻三类破坏行为的识别率分别达到96.5和97.1%,均优于以往文献中的报道.     

光纤干涉仪消光比调谐方法

简要介绍了目前超长距离光纤干涉传感系统的发展现状,并在理论上分析了光纤传感系统中的偏振态对消光比的影响以及能够影响光波偏振态的各种因素.将基于光弹效应的挤压型偏振控制器应用于该系统的消光比调谐,给予光纤干涉臂径向应力,动态调谐系统光波偏振态,实现了长距离光纤传感系统的消光比在一点上的调谐.提出了长距离光纤传感系统灵敏度...     

超长距离分布式光相位传感系统定位的一种新方法

针对超长距离分布式光相位传感系统对于被探测物理量的定位问题,提出一种双Mach-Zehnder(MZ)结构和相关算法相结合的信号定位新方法.研究结果表明,该定位方案可以成功地在长距离(50 km)的范围内对信号定位.传感系统埋设于地下0.5 m处时,可以得到最小定位相对误差为0.19%.     

干涉型光相位传感系统信号频率特性的研究

从光学相干理论出发,通过分析传感系统输出信号的形成过程,揭示了系统输出光电信号的频率特性与传感信号特征的关联.研究表明,光电信号的频率不仅与外部振动的频率线性相关,而且与其振动强度呈非线性增长关系,理论预测与实验结果相吻合.     

高非线性液芯光子晶体光纤中超连续谱的产生

提出了一种实现高非线性光子晶体光纤(PCF)的新方法,即在空芯光子晶体光纤(HC-PCF)的纤芯空气孔中填充高折射率、高非线性折射率的液态物质三氯甲烷、甲苯、二硫化碳等。利用全矢量有限元方法分析了这种液芯光子晶体光纤的模式分布及色散性质,分析得出其零色散波长可在800 nm左右调节,因此可使中心波长800 nm的钛宝石飞秒脉冲激光在这种光子晶体光纤的反常色散区传输,有利于超连续谱的产生。而且由于填充后光子晶体光纤具有较高的非线性系数,较小功率的脉冲激光就可在几毫米长的这种液芯光子晶体光纤中得到频谱范围大于1000 nm的超连续谱。     

微振动光纤传感系统光源的选择

搭建长距离分布式微振动光纤传感系统时光源的选择非常重要.结合传感系统实际使用背景,详细讨论了光源选择时需要考虑的功率、线宽、噪声等问题.针对上述问题,提出了具体选择的标准和减少光源相位噪声的方法.     

长距离光纤传感系统消光比动态调谐方法

光纤干涉仪的消光比在很大程度上决定了干涉型光纤传感系统的灵敏度.文章从理论上分析了基于干涉结构的分布式光纤振动传感系统的消光比影响因素,指出偏振态是影响系统消光比的主要原因.在此基础上,设计并实现了一种性价比极高的在线偏振调节器.通过对偏振态的调节,实现了长距离分布式光纤振动传感系统消光比的动态均衡.     

Design of tunable terahertz photonic crystal narrow-band filters

The coupling between the line defect and point defect in a two-dimensional photonic crystal is studied by using plane wave expansion method and finite difference time domain method. Based on the analysis, we propose a novel tunable terahertz narrow-band filter. Simulation results on the defect modes and output spectra show that the photonic crystal that consists of two line defects and one point defect can act as a tunable filter with narrow bandwidth of 0.02 THz under the control of an external electric field.